BR112017024259B1 - Pilha eletroquímica alcalina e anodo gelificado para uma pilha eletroquímica alcalina - Google Patents

Abstract

PILHA ALCALINA COM EFICIÊNCIA DE DESCARGA MELHORADA. Um anodo gelificado para uma pilha eletroquímica alcalina contém partículas à base de zinco, um eletrólito alcalino, um agente de gelificação e dois ou mais aditivos selecionados do grupo que consiste em um hidróxido de metal alcalino, um surfactante de éster de fosfato orgânico, um óxido de metal e estanho, que como propriedades de gaseificação de pilha reduzidas em relação às pilhas que não possuem tais aditivos.

Description

CAMPO

[001] A presente tecnologia se refere geralmente ao campo de anodos de zinco para pilhas eletroquímicas. Em particular, a tecnologia se refere a anodos de zinco com confiabilidade e desempenho de descarga melhorados.

FUNDAMENTOS

[002] A eficiência de descarga de anodo para uma bateria alcalina é dependente da disponibilidade de sítios de reação do anodo suficientes. Isto pode ser conseguido através do aumento da área de superfície por unidade de peso de zinco usando mais partículas finas de zinco ou baixando a densidade aparente do pó de zinco. No entanto, o aumento líquido da área de superfície de zinco com a adição de partículas finas de zinco leva a gaseificação de pilha elevada e pode resultar em capacidade reduzida da bateria e vazamento precoce das pilhas alcalinas durante condições de armazenamento em alta temperatura. Novas e melhores maneiras de compensar problemas relacionados com a gaseificação sem afetar negativamente o desempenho da bateria são necessárias.

SUMÁRIO

[003] Em um aspecto, um anodo gelificado para uma bateria alcalina é fornecido que inclui partículas à base de zinco, um eletrólito alcalino, um agente de gelificação e dois ou mais aditivos selecionados do grupo que consiste em um hidróxido de metal alcalino, um surfactante de éster fosfato orgânico, um óxido de metal e estanho.

[004] Em outro aspecto, uma pilha eletroquímica alcalina é fornecida que inclui um coletor de corrente positiva, um cátodo em contato com o coletor de corrente positiva, um anodo gelificado, um separador entre o catodo e o anodo, e um coletor de corrente elétrica negativa em contato elétrico com o anodo. O anodo gelificado inclui partículas à base de zinco, um eletrólito alcalino, um agente de gelificação, e dois ou mais aditivos selecionados do grupo que consiste em um hidróxido de metal alcalino, um surfactante de éster fosfato orgânico, um óxido de metal e estanho.

[005] Em um aspecto, as partículas à base de zinco do anodo incluem uma liga de zinco. A liga de zinco inclui 200 ppm cada de bismuto e índio. A liga de zinco tem uma distribuição de tamanho de partícula em que de cerca de 20% a cerca de 50% em peso relativo a um peso total de liga de zinco têm um tamanho de partícula de menos do que cerca de 75 micrômetros.

[006] Em ainda outro aspecto, um método para reduzir a gaseificação de uma pilha eletroquímica sujeita a gaseificação é fornecido, em que o método inclui o fornecimento, como o anodo ativo da referida pilha, um anodo gelificado compreendendo partículas à base de zinco, um eletrólito alcalino, um agente de gelificação, e dois ou mais aditivos selecionados do grupo que consiste em um hidróxido de metal alcalino, um agente surfactante de éster fosfato orgânico, um óxido de metal e estanho.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] A FIG. 1 ilustra um gráfico de interação para o desempenho da pilha ANSI LR6 contendo aditivo estanho em pó isolado ou em combinação com hidróxido de lítio.

[008] A FIG. 2 é um gráfico que ilustra o desempenho de DSC de uma pilha LR6 como descrito em FIG. 1.

[009] A FIG. 3 é um gráfico que ilustra as características de gaseificação de pilhas parcialmente descarregadas (PD) que têm de aditivo em pó de estanho isolado ou em combinação com hidróxido de lítio.

[0010] A FIG. 4 é um gráfico que ilustra características de gaseificação de pilhas não descarregadas (UD) tendo aditivo de pó de estanho isolado ou em combinação com hidróxido de lítio.

[0011] A FIG. 5 ilustra o desempenho ANSI de pilhas LR6 contendo aditivo de óxido de cério isolado ou em combinação de hidróxido de lítio.

[0012] A FIG. 6 é um gráfico que ilustra o desempenho DSC de pilhas LR6 contendo aditivo óxido de cério isolado ou em combinação com hidróxido de lítio após o armazenamento durante 3 meses.

[0013] A FIG. 7 é um gráfico que ilustra as características de gaseificação para as pilhas não descarregadas (UD) LR6 tendo vários aditivos e que a sua execução é ilustrada na FIG. 5 e FIG. 6.

[0014] A FIG. 8 é um gráfico que ilustra as características de gaseificação para as pilhas parcialmente descarregadas (PD) LR6 com vários aditivos, tal como descrito na FIG. 5 e FIG. 6.

[0015] A FIG. 9 é um gráfico que ilustra a gaseificação da pilha de descarga parcial de pilhas LR6 que ilustram o impacto de gaseificação de pilha reduzida com adição de hidróxido de lítio.

[0016] A FIG. 10 mostra o correspondente desempenho DSC de pilhas LR6 como descrito na FIG. 9.

[0017] A FIG. 11 apresenta o desempenho ANSI no-delay de pilhas LR20 tendo hidróxido de lítio com Rhodafac® RM-510 ou Crodafos® SG-LQ como um aditivo alternativo.

[0018] A FIG. 12 é um gráfico que ilustra a gaseificação de não descarregada das pilhas LR20 cujo desempenho está descrito na FIG. 11.

[0019] A FIG. 13 é um gráfico que ilustra a gaseificação pilha de descarga parcial das pilhas LR20 cujo desempenho é como descrito na FIG. 11.

[0020] A FIG. 14 mostra o impacto do aditivo de hidróxido de lítio para a voltagem do circuito perto das pilhas LR6 não descarregadas.

[0021] A FIG. 15 mostra o impacto do aditivo de hidróxido de lítio para a amperagem das pilhas LR6 não descarregadas.

[0022] A FIG. 16 mostra o impacto do aditivo de hidróxido de lítio para a impedância das pilhas LR6 não descarregadas.

[0023] A FIG. 17 é uma vista esquemática em corte transversal que descreve uma pilha eletroquímica ilustrativa de uma modalidade da presente divulgação.

[0024] A FIG. 18 é um gráfico que ilustra o hidróxido de lítio sem retardo ANSI com Rhodafac® RM-510 e partículas de liga de Zn 200Bi-200In HF.

[0025] A FIG. 19 é um gráfico do desempenho de descarga das pilhas LR20 em teste de brinquedo e teste de luz intermitente industrial pesada (HIFT) após o armazenamento em temperatura ambiente durante três meses.

[0026] A FIG. 20 é um gráfico do desempenho de descarga das pilhas LR20 em teste de luz intermitente industrial pesada (HIFT), teste de brinquedo e teste de boom box após o armazenamento a 71,1°C, 54,4°C, e 54,4°C, respectivamente, por duas semanas.

[0027] A FIG. 21 é um gráfico que ilustra a gaseificação de pilha não descarregada das pilhas LR20 cujo desempenho está descrito na FIG. 18.

[0028] A FIG. 22 é um gráfico que ilustra a gaseificação de pilha de descarga parcial das pilhas LR20 cujo desempenho é como descrito na FIG. 18.

[0029] A FIG. 23 ilustra os dados amp pós-queda das pilhas LR20 contendo 32% de KOH tendo hidróxido de lítio com Rhodafac® RM-510 e 200Bi-200In STD ou partículas de liga 200Bi-200In HF Zn.

[0030] A FIG. 24 ilustra os dados amp pós-queda das pilhas LR20 contendo 30% de KOH tendo hidróxido de lítio com Rhodafac® RM-510 e 200Bi-200In STD ou partículas de liga 200Bi-200In HF Zn.

[0031] Deve-se notar ainda que o desenho ou a configuração dos componentes apresentados nestas figuras não estão em escala e/ou se destinam a fins de ilustração apenas. Por conseguinte, o desenho ou a configuração dos componentes pode ser diferente do que aqui descrito sem sair do escopo pretendido da presente divulgação. Estes números não devem ser vistos em um sentido limitante.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0032] Diversas modalidades são descritas a seguir. Deve notar-se que as modalidades específicas não pretendem ser uma descrição exaustiva ou como uma limitação dos aspectos mais amplos aqui discutidos. Um aspecto descrito em conjunto com uma modalidade particular não está necessariamente limitado a essa modalidade e pode ser praticado com quaisquer outras modalidades.

[0033] Tal como aqui utilizado, “cerca de” será entendido por pessoas com conhecimentos normais na técnica e irá variar até certo ponto, dependendo do contexto em que é usado. Se houver usos do termo que não são claros aos especialistas na técnica, dado o contexto em que este é usado, “cerca de” irá significar até mais ou menos 10% do termo particular.

[0034] O uso dos termos “um” e “uma” e “o” e referências semelhantes no contexto da descrição dos elementos (especialmente no contexto das seguintes reivindicações) deve ser entendido para cobrir ambos o singular como o plural, a menos que indicado de outra forma aqui ou claramente contradito pelo contexto. A menção de faixas de valores aqui é meramente destinada a servir como um método abreviado de referir individualmente cada valor separado que cai dentro da faixa, a menos que aqui indicado de outra forma e cada valor separado incorporado na especificação como se fosse aqui individualmente mencionado. Todos os métodos aqui descritos podem ser realizados em qualquer ordem adequada, a menos que aqui indicado de outro modo ou de outro modo claramente contrariado pelo contexto. O uso de qualquer um e todos os exemplos, ou linguagem exemplificativa (por exemplo, “tal como”) fornecido aqui é meramente pretendido para melhor ilustrar as modalidades e não tem uma limitação do escopo das reivindicações, salvo se indicado de outro modo. Nenhuma linguagem na especificação deve ser interpretada como indicando qualquer elemento não reivindicado como essencial.

[0035] Proporção, concentrações, quantidades e outros dados numéricos podem ser aqui apresentados num formato de faixa. Deve ser entendido que tal formato de faixa é usado meramente para conveniência e brevidade e deve ser interpretado de forma flexível para incluir não apenas os valores numéricos explicitamente mencionados como os limites da faixa, mas também a todos os valores numéricos individuais ou subfaixas englobadas dentro dessa faixa, como se cada valor numérico e subfaixa fossem expressamente mencionados. Por exemplo, 5 a 40% em mol devem ser interpretados para incluir não apenas os limites explicitamente mencionados de 5 a 40% em mol, mas também para incluir subfaixas, tais como 10% em mol a 30% em mol, de 7% em mol a 25% em mol e assim por diante, bem como os valores individuais, incluindo quantidades fracionais, dentro das faixas especificadas, tais como 15,5% em mol, 29,1% em mol e 12,9% em mol, por exemplo.

[0036] Tal como aqui utilizado, o termo “anodo de zinco” se refere a um anodo de zinco que inclui como um material ativo do anodo.

[0037] Tal como aqui utilizado, “finos” são partículas que passam através de uma tela de malha 200 padrão em uma operação de peneiração normal (ou seja, com a tela agitada à mão). “Poeira” consiste em partículas que passam através de uma tela de malha 325 padrão em uma operação normal de peneiração. “Grosseiro” é composto de partículas que não passam através de uma tela de malha 100 padrão em uma operação normal de peneiração. Tamanhos de malha e tamanhos correspondente de partículas como aqui descrito se aplicam a um método de teste padrão para a análise granulométrica do pó de metal que é descrito na norma ASTM B214.

[0038] Tal como aqui utilizado, “proporção de aspecto” se refere à dimensão determinada pela proporção entre o comprimento da maior dimensão da partícula e a largura relativa da partícula.

[0039] As baterias alcalinas têm sido melhoradas ao longo dos anos para melhorar a sua capacidade de descarga, bem como para melhorar a sua confiabilidade. No entanto, os avanços na tecnologia têm sido acompanhados por gaseificação de pilha melhorada. Géis de anodo de zinco das pilhas eletroquímicas alcalinas são propensos a reações de corrosão eletroquímica quando as pilhas da bateria são armazenadas na condição não descarregada ou parcialmente descarregada devido à corrosão do anodo de zinco. Aditivos eficazes, que irão diminuir a gaseificação, melhoram a descarga da pilha e controlam a confiabilidade das pilhas, são desejados.

[0040] Foi agora encontrado que a inclusão de certos aditivos no anodo gelificado fornece melhoria da confiabilidade e desempenho de descarga das baterias contendo o anodo gelificado. Acredita-se que este efeito é proporcionado por redução da corrosão e gaseificação da bateria durante o armazenamento. Outras melhorias na função de anodo podem ser conseguidas ao otimizar os parâmetros de anodo tais como a distribuição de tamanho de partículas de zinco e a concentração de hidróxido de potássio (KOH) no gel de anodo. Estas melhorias de anodo demonstraram resultar em propriedades melhoradas, tais como alvo de bateria melhorado, diminuição da gaseificação da pilha e maior resistência ao teste de abuso.

[0041] Em um aspecto, um anodo gelificado para uma pilha eletroquímica alcalina é fornecido, em que o anodo inclui partículas à base de zinco, um eletrólito alcalino, um agente de gelificação e aditivos. Os aditivos podem ser selecionados do grupo que consiste em um hidróxido de metal alcalino, um surfactante de éster fosfato orgânico, um óxido de metal e estanho.

[0042] O anodo gelificado de acordo com as modalidades divulgadas pode ser incluído como um componente de uma pilha eletroquímica convencional, tal como uma bateria. Estes incluem, por exemplo, pilhas cilíndricas alcalinas, por exemplo, pilha de óxido de zinco-metal, bem como pilhas galvânicas, como em pilhas de metal-ar, por exemplo, pilha de zinco-ar. Por exemplo, o anodo pode encontrar aplicação em pilhas cilíndricas alcalinas, pilhas de botão e quaisquer pilhas de metal ar usando eletrodos planos, dobrados ou cilíndricos. Entre as pilhas de óxido de metal-metal cilíndricas e pilhas de metal-ar, o material do anodo é aplicável àqueles em forma para pilhas AA, AAA, AAAA, C, ou D. Uso do material do anodo como componentes em outras formas das pilhas eletroquímicas é também contemplado.

[0043] Em um aspecto, uma pilha eletroquímica alcalina é fornecida que inclui um coletor de corrente positiva; um catodo em contato com o coletor de corrente positiva; um coletor de corrente negativa; um anodo em contato com o coletor de corrente negativa, em que o anodo inclui partículas à base de zinco, um eletrólito alcalino, um agente de gelificação e dois ou mais aditivos. Os aditivos podem ser selecionados do grupo que consiste em um hidróxido de metal alcalino, um surfactante de éster fosfato orgânico, um óxido de metal e estanho.

[0044] Os hidróxidos de metais alcalinos adequados incluem, mas não estão limitados a hidróxido de lítio, hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de cálcio e hidróxido de césio. Em algumas modalidades, o hidróxido de metal alcalino é hidróxido de lítio.

[0045] Os surfactantes de éster de fosfato orgânicos apropriados podem incluir ésteres fosfato de alquil e de aril com e sem etoxilação. Exemplos de surfactantes de éster de fosfato orgânicos incluem adutos de óxido de etileno divulgados por Rossler et al. na Patente US 4.195.120, ou aditivo de óxido de etileno heteropolar ativo na superfície incluindo ésteres fosfato orgânicos divulgados por Chalilpoyil et al. na Patente US 4.777.100, bem como os surfactantes disponíveis comercialmente, como ésteres de fosfato orgânico, como por exemplo, poli(oxi-1,2-etanodi- il), α-(dinoniilfeniil)-M-hidroxi, fosfato (por exemplo, {disponível como Rhodafac® RM-510 a partir de Solvay), fosfato de éter polioxietileno tridecil (por exemplo, disponível como Rhodafac® RS-610 a partir de Solvay), poli(oxi-1,2-etanodi-il), α-hidro-w-hidroxi-, fosfato de éter C8-10-alquilo (por exemplo, disponível como Rhodafac® RA-600 a partir da Solvay), fosfato de éter de polioxietileno tridecil ou fosfato de trideceth-6 (por exemplo, disponível como Crodafos® T6a a partir de Croda), éter cetil de polioxipropileno polioxietileno ou fosfato PPG-5-Ceteth-10 (por exemplo, disponível como Crodafos® SG-LQ ou Crodafos® C10/5A a partir de Croda), éster de fosfato C10-C14 álcool etoxilato (por exemplo, disponível como Phospholan® PS-220 a partir de AkzoNobel), éster de fosfato de álcool tridecil etoxilato (por exemplo, disponível como Phospholan®PS-131 a partir de AkzoNobel), éster de fosfato de nonilfenol etoxilato (por exemplo, disponível como Phospholan® CS-141 a partir de AkzoNobel), ácido orgânico sulfonados ou sulfatados tipo surfactante orgânico, tal como por exemplo, sal de sódio de ácido oleico sulfatado (por exemplo, disponível como Witconate® 1840X a partir Akzo Nobel), ou agentes surfactantes anfotéricos como, por exemplo, carboxilatos de amina (por exemplo, disponíveis como Mafo® 13 MODI da BASF Corporation) ou uma combinação de quaisquer dois ou mais dos mesmos. Em algumas modalidades, o surfactante de éster de fosfato orgânico inclui poli(oxi- 1,2-etanodi-il), -a-(dinonilfenil)-w-hidroxi-, fosfato. Em algumas modalidades, o surfactante de éster de fosfato orgânico inclui Rhodafac® RM-510.

[0046] Os óxidos metálicos adequados incluem, mas não estão limitados a, óxido de cério, óxido de alumínio, óxido de cálcio, óxido de bismuto, óxido de boro, óxido de zircônio, óxido de estanho, óxido de ferro, óxido de magnésio, óxido de cromo, óxido de gálio, óxido de silício, óxido de lítio, óxido de alumínio e lítio, óxido de molibdênio, óxido de estrôncio, óxido de bário, óxido de titânio e óxido de lantânio ou uma combinação de dois ou mais dos mesmos. Em algumas modalidades, o óxido de metal compreende óxido de cério.

[0047] Em algumas modalidades, o anodo gelificado inclui dois ou mais aditivos selecionados a partir de um hidróxido de metal alcalino, um surfactante de éster fosfato orgânico, um óxido de metal e estanho. Em algumas modalidades, o anodo gelificado inclui dois ou mais aditivos selecionados a partir de um surfactante de éster de fosfato orgânico, um óxido de metal e estanho. Em algumas modalidades, o anodo gelificado inclui dois ou mais aditivos selecionados a partir de um hidróxido de metal alcalino, um óxido de metal e estanho. Em algumas modalidades, o anodo gelificado inclui dois ou mais aditivos selecionados a partir de um hidróxido de metal alcalino, um surfactante de éster fosfato orgânico e um óxido de metal. Em algumas modalidades, o anodo gelificado inclui dois ou mais aditivos selecionados a partir de um hidróxido de metal alcalino, um surfactante de éster fosfato orgânico e estanho. Em algumas modalidades, o aditivo inclui hidróxido de lítio e um surfactante de éster de fosfato.

[0048] Quando usado, a quantidade de aditivos presentes no anodo gelificado pode ser determinada ou selecionada para otimizar o desempenho do anodo gelificado. Por exemplo, cada um dos aditivos pode variar de cerca de 0,0001% a cerca de 10% em peso do anodo. Isto inclui a partir de cerca de 0,005% a cerca de 5% em peso, cerca de 0,001% a cerca de 1% em peso, cerca de 0,005% a cerca de 0,1% em peso, ou cerca de 0,01% a cerca de 0,5% em peso, por peso de em relação ao peso do anodo e varia entre quaisquer dois destes valores ou menos do que qualquer um destes valores. Em algumas modalidades, a quantidade total de aditivo pode variar de cerca de 0,001% a cerca de 0,04% em peso do anodo. A quantidade total de aditivos pode variar de cerca de 0,0001% a cerca de 20% em peso do anodo.

[0049] A concentração do aditivo de hidróxido de metal alcalino pode estar na faixa de cerca de 0,0001% em peso a cerca de 10% em peso em relação ao peso do anodo. Isto inclui a partir de cerca de 0,005% em peso a cerca de 5% em peso, cerca de 0,001% em peso a cerca de 1% em peso, cerca de 0,005% em peso a cerca de 0,15% em peso, cerca de 0,02% em peso a cerca de 0,2% em peso, ou cerca de 0,01% em peso a cerca de 0,1% em peso em relação ao peso do anodo e varia entre quaisquer dois destes valores ou menos do que qualquer um destes valores. Em algumas modalidades, o hidróxido de metal alcalino é hidróxido de lítio e está presente em uma concentração de cerca de 0,02% em peso a cerca de 0,2% em peso em relação ao peso total da mistura de anodo gelificado.

[0050] A concentração do aditivo de óxido de metal pode variar desde cerca de 0,0001% em peso a cerca de 10% em peso em relação ao peso do anodo. Isto inclui a partir de cerca de 0,005% em peso a cerca de 5% em peso, cerca de 0,001% em peso a cerca de 1% em peso, cerca de 0,005% em peso a cerca de 0,15% em peso, cerca de 0,05% em peso a cerca de 0,2% em peso, ou cerca de 0,01% em peso a cerca de 0,1% em peso em relação ao peso do anodo e varia entre quaisquer dois destes valores ou menos do que qualquer um destes valores. Em algumas modalidades, o óxido de metal é o óxido de cério e está presente em uma concentração de cerca de 0,05% em peso a cerca de 0,2% em peso em relação ao peso total da mistura de anodo gelificado.

[0051] A concentração de aditivo surfactante éster fosfato orgânico pode variar desde cerca de 0,0001% em peso a cerca de 10% em peso em relação ao peso do anodo. Isto inclui a partir de cerca de 0,005% em peso a cerca de 5% em peso, cerca de 0,004% em peso a cerca de 1% em peso, cerca de 0,003% em peso a cerca de 0,01% em peso, cerca de 0,002% em peso a cerca de 0,005% em peso, cerca de 0,001% em peso a cerca de 0,015 % em peso, cerca de 0,001% em peso a cerca de 0,008% em peso, ou cerca de 0,01% em peso a cerca de 0,1% em peso em relação ao peso do anodo e varia entre quaisquer dois destes valores ou menos do que qualquer um destes valores. Em algumas modalidades, o surfactante de éster de fosfato orgânico está presente a uma concentração desde cerca de 0,001% em peso a cerca de 0,015% em peso em relação ao peso total da mistura de anodo gelificado.

[0052] A concentração do aditivo de metal pode variar desde cerca de 0,0001% em peso a cerca de 10% em peso em relação ao peso do anodo. Isto inclui a partir de cerca de 0,005% em peso a cerca de 5% em peso, cerca de 0,001% em peso a cerca de 1% em peso, cerca de 0,005% em peso a cerca de 0,15% em peso, cerca de 0,05% em peso a cerca de 0,2% em peso, ou cerca de 0,01% em peso a cerca de 0,1% em peso em relação ao peso do anodo e varia entre quaisquer dois destes valores ou menos do que qualquer um destes valores. Em algumas modalidades, o metal é estanho e está presente em uma concentração de cerca de 0,05% em peso a cerca de 0,2% em peso em relação ao peso total da mistura de anodo gelificado.

[0053] As partículas à base de zinco podem ser partículas de liga de zinco. As partículas de liga de zinco podem incluir elementos de liga destinados a aumentar a evolução sobre-potencial de hidrogênio para minimizar a formação de hidrogênio nos sítios catódicos. Em algumas modalidades, o zinco pode formar uma liga com um ou mais metais selecionados a partir de índio, bismuto, cálcio, alumínio, chumbo e fósforo. Em algumas modalidades, o metal de formação da liga é bismuto. Em algumas modalidades, a liga de zinco inclui zinco, bismuto e índio. Em algumas modalidades, a liga de zinco inclui zinco, bismuto, índio e alumínio. As concentrações dos metais de liga de zinco podem variar entre cerca de 20 ppm a cerca de 750 ppm. Em algumas modalidades, os metais de formação da liga estão presentes em uma concentração de cerca de 50 ppm a 550 ppm. Em outras modalidades, os metais de formação da liga estão presentes a uma concentração de cerca de 150 ppm a 250 ppm. Tipicamente, os materiais de liga podem incluir de cerca de 0,01% a cerca de 0,5% em peso de agente de liga isolado ou em combinação com, de cerca de 0,005% a cerca de 0,2% em peso de um segundo agente de liga, como lítio, cálcio, alumínio e semelhantes. Em algumas modalidades, a liga de zinco inclui bismuto e índio como elementos de liga principais. Em algumas modalidades, a liga de zinco inclui bismuto e índio como elementos de liga principais, cada um em uma concentração de cerca de 200 ppm.

[0054] As partículas à base de zinco podem estar presentes no anodo sob a forma de partículas grossas, finas, ou pó, por exemplo, ou combinações dessas formas. As partículas à base de zinco podem ter um tamanho médio de partícula de cerca de 70 micrômetros a cerca de 175 micrômetros. Isto inclui um tamanho médio de partícula de cerca de 75 micrômetros, cerca de 80 micrômetros, cerca de 85 micrômetros, cerca de 90 micrômetros, cerca de 100 micrômetros, de cerca de 110 micrômetros, cerca de 120 micrômetros, cerca de 130 micrômetros, cerca de 140 micrômetros, ou cerca de 150 micrômetros. Em algumas modalidades, as partículas de liga de zinco têm um tamanho médio de partícula de cerca de 100 micrômetros a cerca de 170 micrômetros. Em algumas modalidades, as partículas à base de zinco são partículas de liga de zinco tendo uma dimensão média de partícula de cerca de 120 micrômetros.

[0055] Convencionalmente, a supressão de gaseificação nas pilhas eletroquímicas é conseguida por ajuste da distribuição de tamanho de partícula das partículas à base de zinco, que é através da otimização da concentração de partículas grossas (> 150 μm), partículas de pó (<45 μm) e partículas finas (<75 μm). As partículas à base de zinco padrão (STD), que são convencionalmente utilizadas em pilhas eletroquímicas têm uma distribuição de tamanho de partícula de cerca de 0,5% a cerca de 2,0% de pó, cerca de 5% a cerca de 25% de finos e cerca de 25% a cerca de 60% de partículas grossas. A inclusão de aditivos aqui descrita permite um aumento no conteúdo de partículas finas de anodo de zinco, que é constituído por partículas que passam no tamanho de tela de malha 200 (75 μm), sem aumento concomitante na gaseificação da pilha. Por conseguinte, em algumas modalidades, o eletrodo negativo inclui partículas à base de zinco finas elevadas (HF), cujo teor de finos é mais elevado e o teor grosseiro é mais baixo do que a de pós de zinco padrão convencional. Em algumas modalidades, mais do que 15% em peso, em relação ao peso total de partículas à base de zinco do eletrodo, tem um tamanho de partícula de menos do que cerca de 75 micrômetros. Isto inclui modalidades em que mais do que cerca de 20%, mais do que cerca de 25%, mais do que cerca de 30% ou mais do que cerca de 35% em peso, em relação ao peso total das partículas à base de zinco no eletrodo, tem um tamanho de partícula de menos do que cerca de 75 micrômetros. Em algumas modalidades, cerca de 15% a cerca de 60% em peso, em relação ao peso total das partículas à base de zinco do eletrodo, tem um tamanho de partícula de menos do que cerca de 75 micrômetros. Isto inclui modalidades em que cerca de 15% a cerca de 55%, cerca de 20% a cerca de 50%, cerca de 25% a cerca de 45%, ou cerca de 35% a cerca de 40% e varia entre quaisquer dois destes valores ou inferior a qualquer um destes valores, em peso, em relação ao peso total das partículas à base de zinco no eletrodo, tem um tamanho de partícula de menos do que cerca de 75 micrômetros. Em algumas modalidades, cerca de 30% em peso, em relação ao peso total das partículas à base de zinco no eletrodo, tem um tamanho de partícula de menos do que cerca de 75 micrômetros. Em algumas modalidades, cerca de 35% em peso, em relação ao peso total das partículas à base de zinco no eletrodo, tem um tamanho de partícula de menos do que cerca de 75 micrômetros. Em algumas modalidades, cerca de 40% em peso, em relação ao peso total das partículas à base de zinco no eletrodo, tem um tamanho de partícula de menos do que cerca de 75 micrômetros. Em algumas modalidades, as partículas à base de zinco incluem liga de zinco tendo 200 ppm cada de bismuto e de índio. Em algumas modalidades, cerca de 20% a cerca de 50% em peso, em relação a um peso total de liga de zinco tem um tamanho de partícula de menos do que cerca de 75 micrômetros.

[0056] Em algumas modalidades, o eletrodo negativo inclui partículas à base de zinco, em que cerca de 2% a cerca de 10% em peso das partículas à base de zinco, em relação ao total de zinco no eletrodo, tem um tamanho de partícula de menos do que cerca de 45 micrômetros. Em algumas modalidades, o eletrodo negativo inclui partículas à base de zinco, em que cerca de 8% a cerca de 20% em peso das partículas à base de zinco, em relação ao total de zinco no eletrodo, tem um tamanho de partícula mais do que cerca de 150 micrômetros. Como observado acima, a quantidade varia de pó em padrão de zinco é de 0,5% para 2% e a faixa de quantidade de partículas grossas em padrão de zinco é de 25% a 60%. Em algumas modalidades, as partículas à base de zinco incluem liga de zinco tendo 200 ppm cada de bismuto e de índio. Em algumas modalidades, cerca de 20% a cerca de 40% em peso, em peso, em relação à quantidade total de liga de zinco tem um tamanho de partícula de menos do que 75 mícrons, e cerca de 8% a cerca de 20% em peso em relação à liga de zinco total tem um tamanho de partícula de mais do que cerca de 150 micrômetros.

[0057] Uma distribuição do tamanho de partículas de zinco adequada pode ser uma em que pelo menos 70% das partículas têm um tamanho de partícula peneirada em malha padrão dentro de um faixa de tamanho de 100 mícrons e em que o modo de distribuição é entre cerca de 100 e cerca de 300 mícrons. Em uma modalidade, uma distribuição de tamanho de partículas de zinco adequada inclui as distribuições de tamanho de partículas que satisfazem os testes acima mencionados e que têm um modo de 100 mícrons, 150 mícrons, 200 mícrons ou, cada um, mais ou menos cerca de 10%. Em uma modalidade, cerca de 70% das partículas são distribuídas em uma faixa de distribuição de tamanho mais estreita do que cerca de 100 mícrons, por exemplo, cerca de 50 mícrons, ou cerca de 40 mícrons, ou menos.

[0058] A tecnologia proporciona um anodo gelificado com limite de elasticidade de mais do que cerca de 500 N/m2. Isto inclui o limite de elasticidade de cerca de 500 N/m2 a cerca de 4.000 N/m2, a partir de cerca de 600 N/m2 a cerca de 3.500 N/m2, a partir de cerca de 1.000 N/m2 a cerca de 2.500 N/m2, ou de cerca de 1.500 N/m2 a cerca de 2.000 N/m2 e varia entre quaisquer dois destes valores ou menos do que qualquer um destes valores. Em algumas modalidades, o anodo gelificado tem um valor de limite de elasticidade de cerca de 600 N/m2 a cerca de 3.500 N/m2.

[0059] Os materiais de anodo gelificados têm uma viscosidade adequada necessária para proporcionar o desempenho da descarga celular aumentada. Por exemplo, a viscosidade pode ser de cerca de 10.000 cps a cerca de 200.000 cps, a partir de cerca de 25.000 cps a cerca de 150.000 cps, ou de cerca de 50.000 cps a cerca de 100.000 cps e varia entre quaisquer dois destes valores, ou menos do que qualquer um destes valores, a cerca de 25°C. Em algumas modalidades, o material do anodo gelificado tem uma viscosidade de cerca de 25.000 a 150.000 cps a 25°C.

[0060] O anodo gelificado de acordo com as modalidades divulgadas pode ser incluído como um componente de uma pilha eletroquímica convencional, como baterias. Estas incluem, por exemplo, pilhas cilíndricas alcalinas, por exemplo, pilha de óxido de zinco com metal, bem como pilhas galvânicas, como em pilhas de metal-ar, por exemplo, pilha de zinco-ar. Entre as pilhas de óxido de metal-metal cilíndricas e pilhas de metal-ar, o material do anodo é aplicável àqueles formadas para pilhas AA, AAA, AAAA, C, ou D. As pilhas de metal-ar, que incluem o anodo aqui descrito, podem utilmente ser construídas como pilhas botões para as várias aplicações, como as baterias de ajuda auditiva e em relógios, relógios, temporizadores, calculadoras, ponteiros laser, brinquedos e outras novidades. Além disso, o anodo pode encontrar aplicação em qualquer pilha de ar de metal usando eletrodos planos, dobrados ou cilíndricos.

[0061] Por conseguinte, em um aspecto, é fornecida uma pilha eletroquímica alcalina que inclui um coletor de corrente positiva, um catodo em contato com o coletor de corrente positiva, um anodo gelificado, um separador entre o catodo e o anodo e um coletor de corrente negativa em contato elétrico com o anodo. Em algumas modalidades da pilha eletroquímica, o anodo gelificado inclui partículas à base de zinco, o eletrólito alcalino, um agente de gelificação e dois ou mais aditivos selecionados do grupo que consiste em um hidróxido de metal alcalino, um surfactante de éster de fosfato orgânico, um óxido de metal e estanho. Em algumas modalidades, o hidróxido de metal alcalino é hidróxido de lítio. Em algumas modalidades, o surfactante de éster de fosfato é Rhodafac® RM-510 ou Crodafos® SG-LQ. Em algumas modalidades, o óxido de metal é o óxido de cério. Em algumas modalidades, o aditivo inclui hidróxido de lítio e óxido de cério. Em algumas modalidades, o aditivo inclui hidróxido de lítio e estanho. Em algumas modalidades, o aditivo inclui hidróxido de lítio, óxido de cério e estanho.

[0062] Uma modalidade exemplar de uma pilha eletroquímica alcalina é ilustrada na FIG. 17, embora outros projetos não devam ser tão limitados. Referindo-nos inicialmente à FIG. 17, uma pilha cilíndrica que se estende axialmente 18 tem um terminal positivo 21, um terminal negativo 23 e um coletor de corrente positiva sob a forma de um recipiente cilíndrico de aço 20. O recipiente 20 é, inicialmente, fechado na sua extremidade positiva 25 proximal ao terminal positivo 21 e aberto na sua extremidade proximal ao terminal negativo 23 de tal modo que o terminal negativo do recipiente é cravado para fechar a pilha 18, como é compreendido geralmente por um especialista na técnica.

[0063] Pelo menos um ou mais anéis do catodo anular cilíndricos 24, formado de tal modo que os seus diâmetros externos nas suas paredes laterais periféricas exteriores sejam ligeiramente maiores do que o diâmetro interno do coletor de corrente positiva 20, são forçados para o coletor de corrente positiva. Um revestimento 22, desejavelmente de carbono, pode ser aplicada sobre a superfície radialmente interior do recipiente 20 para melhorar o contato elétrico entre os anéis do catodo 24 e o recipiente. Além disso, um material de plaqueamento de níquel entre a lata e o revestimento de carbono pode estar presente para proteger a superfície da lata contra a corrosão. A instalação dos anéis de catodo 24 forma um contato de pressão com o revestimento 22. O catodo 24 apresenta ainda uma superfície interna 27 que define um vácuo centralmente formado 28 em uma pilha cilíndrica dentro da qual anodo 26 é disposto.

[0064] Um separador 32 está disposto entre o anodo 26 e o catodo 24. O anodo 26, que é colocado no interior dos anéis de catodo 24, é geralmente de forma cilíndrica e tem uma superfície periférica externa que se engata com as superfícies internas de um separador 32 e compreende zinco gelificado, de acordo com pelo menos um aspecto da presente invenção. O separador é disposto de forma adjacente à parede interna 27 entre o catodo 24 e o anodo 26. Um eletrólito aquoso alcalino pode incluir um hidróxido de potássio e água pelo menos parcialmente molha o anodo 26, os anéis de catodo 24 e um separador 32.

[0065] Um grânulo 30 é enrolado no interior do recipiente, perto da extremidade negativa 41 para suportar um disco de vedação 34. O disco de vedação 34, tendo um coletor de corrente negativa 36 que se prolonga através do mesmo, é colocado dentro da extremidade aberta do recipiente 20 e em contato com o grânulo 30. A extremidade aberta negativa 41 do recipiente 20 é cravada sobre o disco de vedação 34 assim comprimindo este entre a prega e o grânulo 30 para fechar e vedar a pilha. Uma anilha isolante 38 com uma abertura central é colocada sobre a extremidade cravada da pilha de tal modo que a extremidade do coletor de corrente negativa 36 sobressai através da abertura. Uma mola de contato 40 está fixa à extremidade do coletor de corrente negativa 36. A tampa de terminal negativo 42 e a tampa de terminal positivo 44 são colocadas em contato com a mola de contato 40 e o coletor de corrente positiva 20, respectivamente e um tubo de isolamento 46 e uma concha de aço 48 pode ser colocada em torno da pilha 18 e cravada em suas extremidades para prender as tampas terminais no lugar. Deve ser apreciado que a concha de aço 48 e o tubo isolante 46 podem ser eliminados para aumentar o volume interno para a pilha que pode ser ocupada por ingredientes ativos. Uma tal disposição é descrita na Patente US 5.814.419.

[0066] O eletrólito alcalino pode incluir uma solução aquosa de um hidróxido de metal alcalino tal como, por exemplo, hidróxido de sódio, hidróxido de potássio e pode incluir também outros eletrólitos conhecidos dos especialistas na técnica. Além de hidróxidos de sódio e de potássio, outros materiais, como hidróxido de lítio, hidróxido de césio, hidróxido de berílio, hidróxido de magnésio, hidróxido de cálcio, hidróxido de estrôncio e hidróxido de bário podem ser usados para formar o eletrólito. Em uma modalidade, o eletrólito alcalino inclui hidróxido de potássio (KOH). A concentração de eletrólito pode ser pelo menos de 60%, por exemplo, menos do que 50%, menos do que 45%, menos do que 40%, menos do que 35%, ou menos do que 30%. Em algumas modalidades, o eletrólito pode incluir KOH em uma concentração de menos do que cerca de 40%. Em algumas modalidades, o eletrólito pode incluir KOH em uma concentração de menos do que cerca de 32%. Em algumas modalidades, o eletrólito pode incluir KOH a uma concentração de menos do que cerca de 30%. Em algumas modalidades, o eletrólito pode incluir KOH em uma concentração de cerca de 25% a cerca de 32%. Em algumas modalidades, o eletrólito pode incluir KOH em uma concentração de cerca de 28% a cerca de 31%. Em algumas modalidades, o eletrólito pode incluir KOH em uma concentração de cerca de 32%. Em algumas modalidades, o eletrólito pode incluir KOH em uma concentração de cerca de 30,5%.

[0067] O catodo da pilha eletroquímica pode incluir qualquer material ativo catódico geralmente reconhecido na técnica para utilização em pilhas eletroquímicas alcalinas. O material ativo do catodo pode ser amorfo ou cristalino, ou uma mistura de amorfo e cristalino. Por exemplo, o material do catodo ativo pode incluir, ou ser selecionado a partir de, um óxido de cobre, um óxido de manganês como o tipo eletrolítico, químico ou natural (por exemplo, EMD, CMD, NMD, ou uma mistura de quaisquer dois ou mais dos mesmos), um óxido de prata e/ou um óxido ou hidróxido de níquel, bem como uma mistura de dois ou mais destes óxidos ou hidróxidos. Os exemplos adequados de materiais eletrodos positivos incluem, mas não estão limitados a, MnO2 (EMD, CMD, NMD e misturas dos mesmos), NiO, NiOOH, Cu(OH)2, óxido de cobalto, PbO2, AgO, Ag2O,Ag2Cu2O3, CuAgO2, CuMnO2, CuMn2O4, Cu2MnO4, Cu3- xMnxO3, Cu1-xMnxO2, Cu2-xMnxO2 (em que x<2), Cu3-xMnxO4 (em que x<3), Cu2Ag2O4, ou uma combinação de quaisquer dois ou mais dos mesmos.

[0068] A pilha eletroquímica pode incluir um separador entre o catodo e o anodo de zinco, que é concebido para prevenir curto-circuitos entre os dois eletrodos. De um modo geral, qualquer material de separação e/ou configuração apropriado para uso em uma pilha eletroquímica alcalina e com materiais de catodo e/ou de anodo aqui estabelecidos acima, pode ser utilizado de acordo com a presente divulgação. Em uma modalidade, a pilha eletroquímica inclui um sistema separador vedado que está disposta entre um anodo gelificado do tipo descrito aqui e um catodo. O separador pode ser feito de qualquer material resistente a alcalino, incluindo, mas não limitados a álcool polivinílico, Tencel® (lyocell), pasta de madeira mercerizado, polipropileno, polietileno, celofane e combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, o separador inclui polipropileno.

[0069] Em outra modalidade, o eletroquímico pode ser preparado por quaisquer meios conhecidos na técnica, contanto que a pilha resultante não entre em conflito com as divulgações aqui apresentadas. Assim, a presente divulgação inclui um método de preparação de uma pilha eletroquímica, incluindo os componentes e as suas respectivas concentrações como discutidas ao longo da totalidade da presente divulgação.

[0070] Incluindo dois ou mais aditivos selecionados do grupo que consiste em um hidróxido de metal alcalino, um surfactante de éster de fosfato orgânico, um óxido de metal e estanho, tal como aqui descrito, resulta em várias vantagens, como, por exemplo, manter ou suprimir a confiabilidade pilha e gaseificação de pilha, simultaneamente, melhorando as capacidades de desempenho de alta taxa de descarga, redução de falhas do teste de queda, a melhoria na amperagem de bateria, a voltagem de circuito fechado e diminuição na impedância da pilha.

[0071] Em um aspecto, um método para reduzir a gaseificação de uma pilha eletroquímica sujeito aa gaseificação é fornecido, em que o método inclui o fornecimento, como o anodo ativo da referida pilha, um anodo gelificado incluindo partículas à base de zinco, em que menos de 20% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao total de zinco no eletrodo, têm um tamanho de partícula de mais do que cerca de 150 micrômetros. Em algumas modalidades, o método inclui um anodo de zinco fornecendo como o anodo ativo da referida pilha, um anodo gelificado incluindo partículas à base de zinco, em que cerca de 10% a cerca de 20% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao total de zinco no eletrodo, têm um tamanho de partícula de mais do que cerca de 150 micrômetros. Em algumas modalidades, o método inclui o fornecimento, como o anodo ativo da referida pilha, um anodo gelificado incluindo partículas à base de zinco, em que cerca de 4% a cerca de 9% das partículas à base de zinco, em peso, em relação ao total de zinco no eletrodo, têm um tamanho de partícula de mais do que cerca de 150 micrômetros. Em algumas modalidades, a gaseificação é reduzido de cerca de 10% a cerca de 50%. Este inclui uma redução na gaseificação de cerca de 10% a cerca de 45%, de cerca de 15% a cerca de 40%, a partir de cerca de 20% a cerca de 40%, ou desde cerca de 30% a cerca de 40% e varia entre quaisquer dois destes valores ou menos do que qualquer um destes valores. Em algumas modalidades, a gaseificação é reduzida de cerca de 10% a cerca de 60% em pilhas de bateria que têm dois ou mais aditivos selecionados do grupo que consiste em um hidróxido de metal alcalino, um surfactante de éster fosfato orgânico, um óxido de metal e estanho.

[0072] A presente tecnologia, assim genericamente descrita, será mais facilmente entendida por referência aos exemplos seguintes, que são fornecidos a título de ilustração e não se destinam a ser limitativos da presente tecnologia.

EXEMPLOS

[0073] Nos Exemplos apresentados abaixo, as pilhas eletroquímicas foram testadas quanto ao desempenho de DSC, gaseificação de pilha de descarga parcial, gaseificação da pilha não descarregada e depois as condições de armazenamento. Anodos em gel foram preparados de acordo com as melhorias da presente divulgação.

[0074] Viscosidade em gel é medida usando o viscosímetro digital Brookfield e fuso revestido de teflon #06 a 4 rpm. Durante a medição, permitir que a leitura estabilize durante 5 minutos antes de registrar o valor de viscosidade.

[0075] Para obter uma medição de valor de limite de elasticidade, medindo os valores da viscosidade em gel a 1,0 rpm (R1) e 0,5 rpm (R2), respectivamente, o valor de limite de elasticidade é calculado usando a fórmula: valor de limite de elasticidade = (R2-R1)/100.

[0076] As pilhas eletroquímicas podem ser testadas, de acordo com métodos do American National Standards Institute (ANSI). Por exemplo, os dados ANSI representados nas Figuras 1 e 5 correspondem ao teste realizado de acordo com ANSI C18.1M, Parte 1-2009 e os dados ANSI representados graficamente nas Figuras 11 e 18 correspondem ao teste realizado de acordo com a norma ANSI C18.1M Parte 1-2015. Estes testes incluem a determinação do desempenho/longevidade das pilhas sob vários modos de descarga, incluindo a descarga do pulso de pilhas, descarga das pilhas intermitentes, ou Digital Still Camera, DSC (ou seja, a aplicação repetida de 1500 mW durante um período de 2 segundos e 650 mW durante um período de 28 segundos durante um período de 5 minutos a cada hora até que a voltagem da pilha atinge a voltagem do ponto final de 1,05 V), entre outros testes. Os testes também incluem a determinação do desempenho/longevidade das pilhas descarregando as mesmas em vários dispositivos, como brinquedos, boom box e lanterna Industrial Pesada (HIF). O teste ANSI C18.1M, Parte 1-2009, tal como aplicado para as pilhas AA, inclui nove testes ANSI que são realizados através da medição do desempenho de descarga média de cada teste em pelo menos 4 pilhas possuindo uma fórmula de anodo definida relativa para o desempenho das pilhas possuindo uma conhecida (controle) fórmula de anodo. A média de ANSI é em seguida normalizado para o valor da pilha de controle com fórmula de anodo conhecida indicado em 100% como um valor relativo. Assim, o desempenho de descarga da pilha, como o desempenho DSC, etc. é representado graficamente contra as quantidades variáveis de aditivos, como LiOH e estanho. Para o teste C18.1M Parte 1-2015, AA ANSI é composto de sete testes. Exemplos de condições de teste estão listados nas Tabelas abaixo e os resultados de vários ensaios das pilhas da presente invenção são detalhados abaixo. Tabela 1: Condições de teste C18.1M, Parte 1-2009 ANSI

Tabela 2: Condições de teste C18.1M, Parte 1-2015 ANSI para pilhas AA

1 A designação comum pode ser precedida ou seguida por letras ou números. ! Se brando, o ciclo diário designa o período de carga completa. 2 * Onde pulsos são indicados como a unidade de duração média mínima, 1 pulso = 1 período de carga completa. Tabela 3: Condições de Teste C18.1M, Parte 1-2015 ANSI para pilhas D

* A designação comum pode ser precedida ou seguida por letras ou números. Φ Se branco, o ciclo diário designa o período de carga completa.

[0077] Os géis do anodo das pilhas LR6 descritos na FIG. 1 tinham uma concentração em gel de KOH a 28% e o carregamento de zinco correspondente foi de 67,5%, em relação ao peso do gel. O pó de zinco tinha bismuto e índio como elementos de liga principais, em uma concentração de cerca de 200 ppm e 200 ppm, respectivamente. Hidróxido de lítio (LiOH) foi testado em uma concentração de cerca de 500 ppm e 1000 ppm, adicionado como LiOH.H2O, para determinar seu impacto no desempenho e confiabilidade. Juntamente com hidróxido de lítio, pó de estanho foi adicionado como um segundo aditivo a 0 ppm, 1000 ppm e 1500 ppm de concentração. A adição de hidróxido de lítio é destinada a suprimir a gaseificação da pilha e a adição de estanho para neutralizar o efeito de desempenho de hidróxido de lítio. Como pode ser visto a partir da FIG. 1, na presença de LiOH, o desempenho ANSI das pilhas que têm o conteúdo de estanho aditivo em pó a 1000 ppm e 1500 ppm aumentou em relação às pilhas tendo 0 ppm de aditivo de pó de estanho. FIG. 1 mostra que sem estanho o desempenho ANSI é suprimido na presença de LiOH, enquanto que o desempenho na presença de LiOH aumenta com o aumento das adições de estanho. As tendências em termos de desempenho de DSC, devido à presença de LiOH e estanho são mostradas na FIG. 2, assemelhando-se as tendências observadas no desempenho ANSI descrito na FIG. 1. Os dados na FIG. 1 indicam que o aumento dos níveis de estanho em combinação com hidróxido de lítio tende a proporcionar um desempenho ANSI melhorado em relação àquele das pilhas não tendo estanho como aditivo.

[0078] Os resultados de gaseificação da pilha correspondentes à pilha cujo desempenho é descrito acima, são mostrados na FIG. 3 e FIG. 4. A FIG. 3 mostra os dados de gaseificação da pilha a partir da pilha alcalina LR6 (AA) descrita acima após a descarga e armazenamento parcial de 71,1°C durante uma semana em uma estufa seca. A descarga parcial para este tamanho das pilhas foi realizada a uma corrente constante de 250 mA por 1,80 hora. Os correspondentes resultados de gaseificação da pilha não descarregada são exibidos na FIG. 4. Neste caso, a gaseificação da pilha é precedida por armazenamento da pilha não descarregada a 71,1°C durante uma semana em uma estufa seca. Ambos a gaseificação da pilha parcialmente descarregada e não descarregada é suprimido pela adição de hidróxido de lítio em níveis de 500 e 1.000 ppm.

[0079] FIG. 5 and FIG 6 apresentam, respectivamente, o desempenho ANSI em sem retardo (ND) e desempenho DSC após três meses de armazenamento em temperatura ambiente das pilhas LR6 adicionadas com óxido de cério (CeO2) com ou sem hidróxido de lítio no gel do anodo. FIG. 7 e FIG. 8 ilustram gaseificação de pilha não descarregada (UD) e a gaseificação da pilha parcialmente descarregada (PD), respectivamente, medidos a partir das pilhas LR6 descritas na FIG. 5 e FIG. 6. A respectiva concentração de KOH em gel era 29% e a carga de zinco estava em 69%. O pó de liga de zinco continha 120 ppm de bismuto e 120 ppm de índio. O impacto de CeO2 e adições de hidróxido de lítio foram estudados com três pós de zinco tendo densidades aparentes de zinco AD-1, AC-2 e AC-3, isto é, em 2,50, 2,70 e 2,90 g/cm3, respectivamente. Os aditivos para o gel de anodo incluem hidróxido de lítio, em uma concentração de 600 ppm e CeO2 em uma concentração de 750 ppm (aditivo 2). A figura 5 indica que o desempenho LR6 melhorou com a adição de 750 ppm de óxido de cério para os pós com densidades aparentes a 2,70 e 2,90 g/cm3. Nenhum ganho foi visto com pó tendo uma densidade aparente em 2,50 g/cm3. Na ausência de aditivos, o desempenho das pilhas contendo um pó de zinco com uma densidade aparente de cerca de 2,50 g/cm3 foi a melhor em relação às pilhas feitas com os pós tendo densidades a 2,70 e 2,90 g/cm3. No entanto, após armazenamento durante três meses, o desempenho das pilhas tendo o zinco com densidade aparente a 2,70 g/cm3 e contendo 750 ppm de CeO2, isolado ou com 750 ppm de LiOH, melhorou em relação ao das pilhas, sem aditivos. Melhoria em DSC é também visto em pilhas tendo o zinco com densidade aparente em 2,90 g/cm3 e 750 ppm de CeO2. Assim, as pilhas com zinco em pó de densidade aparente a 2,70 g/cm3 melhoraram ainda mais o armazenamento depois, conforme observado na FIG. 6.

[0080] A FIG. 7 exibe a gaseificação de pilha não descarregada descrito de acordo com a FIG. 5 e a FIG. 6. Nenhum fator significativo é observado e a gaseificação da pilha varia de 0,22 a 0,28 cc, independentemente da densidade aparente de zinco ou da adição de óxido de cério ou de hidróxido de lítio. A figura 8 mostra a gaseificação da pilha de descarga parcial correspondente. FIG. 8 indica que a gaseificação da pilha de descarga parcial é mais elevada com pós de zinco de densidades aparentes mais baixas. A gaseificação da pilha PD não foi significativamente influenciada pela presença de óxido de cério. Uma pequena tendência para a diminuição da gaseificação da pilha de descarga parcial é vista na presença de hidróxido de lítio, particularmente com as pilhas tendo pós de baixa densidade aparente.

[0081] A FIG. 9 fornece gaseificação da pilha de descarga parcial (PD), medido a partir das pilhas LR6 armazenados a 160°F durante 1 semana. A respectiva concentração de KOH em gel era 26,5% e a carga de zinco estava em 71%. As pilhas foram feitas com pós de zinco de densidades aparentes a 2,77 e 2,79 g/cm3. Esta figura mostra que as pilhas tendo 35 ppm de Rhodafac® RM-510 em combinação com 750 ppm de hidróxido de lítio forneceu supressão na gaseificação da pilha de descarga parcial. Não se observou qualquer impacto significativo para a gaseificação da pilha não descarregada independentemente do pó de zinco ou na presença de aditivo. FIG. 10 mostra o desempenho de DSC correspondente da pilha descrita na FIG. 9 após o armazenamento por três meses. O desempenho de DSC na presença de hidróxido de lítio é pelo menos igual ao das pilhas sem adição de hidróxido de lítio.

[0082] Os géis de anodo das pilhas LR20, o desempenho ANSI para o qual é descrito na FIG. 11 tinha uma liga de zinco contendo 150 ppm de bismuto e 150 ppm de índio, e uma carga de zinco de 64%, em relação ao peso do gel. As pilhas LR20 convencionais não tiveram aditivo, em comparação com as pilhas LR20 contendo 2000 ppm de hidróxido de lítio (LiOH) adicionado como LiOH.H2O. O inibidor de controle (CTRL) foi Rhodafac® RM-510, a 60 ppm e o inibidor alternativo foi Crodafos® SG-LQ a 80 ppm em peso de gel. FIG. 11 mostra que o desempenho com a adição de hidróxido de lítio foi quase inalterado com Rhodafac® RM-510, mas foi suprimido em menos de 1% quando o inibidor alternativo foi utilizado em conjunto com hidróxido de lítio.

[0083] A FIG. 12 e a FIG. 13 apresentam gaseificação da pilha não descarregada e parcialmente descarregada, respectivamente, das pilhas LR20 que exibem o impacto da adição de hidróxido de lítio para as pilhas tal como descrito na FIG. 11. Os dados na FIG. 12 e na FIG. 13 indicam alguma diminuição na gaseificação da pilha com a adição de hidróxido de lítio, o mais notável após a descarga parcial das pilhas com a adição de Crodafos® SG-LQ (inibidor alternativo) e hidróxido de lítio.

[0084] O impacto da adição de hidróxido de lítio das pilhas LR6 em voltagem do circuito fechado (“CCV;” V), amperagem (A) e impedância (ohms) das pilhas não descarregadas é mostrado nas FIG. 14, FIG. 15 e a FIG. 16, respectivamente. Os géis LR6 correspondentes foram preparados com solução ZnO 26,5% em KOH-2% e a carga de zinco estava em 70% de Zn. As variações de gel incluíram géis com inibidor Rhodafac®RM-510, inibidor Crodafos® SG-LQ, hidróxido de lítio em combinação com Rhodafac® RM-510 e hidróxido de lítio sem inibidor. Os inibidores foram utilizados em uma concentração de 35 ppm em peso de gel de anodo. As pilhas que têm o hidróxido de lítio contido 500 ou 750 ppm deste aditivo. FIG. 14 mostra que a voltagem de CCV aumentou quando o hidróxido de lítio foi adicionado em conjunto com Rhodafac®RM-510 ou isoladamente. FIG. 15 mostra que a adição de hidróxido de lítio também induziu um aumento pequeno na amperagem. Outro atributo à adição de hidróxido de lítio foi também na redução na impedância da pilha relativamente às pilhas não contendo este aditivo, como pode ser visto na FIG. 16.

[0085] Os géis do anodo das pilhas de LR20 descritos na FIG. 18 tinham uma carga de zinco de 63%, em relação ao peso do gel. O pó de zinco tinha bismuto e índio como elementos de liga principais, em uma concentração de cerca de 200 ppm e 200 ppm, respectivamente. A concentração de KOH gel foi testada em 30,5% e 32%. O hidróxido de lítio foi testado em uma concentração de cerca de 0 ppm e 1142 ppm e a concentração de Rhodafac® RM-510 correspondente foi testada a 60 ppm, para determinar o seu impacto sobre o desempenho e a confiabilidade. O tipo de partículas à base de zinco marcado como 200Bi-200In HF (elevado em finos) cujo conteúdo de finos é maior do que o de pós convencionais, marcados como zinco 200Bi-200In STD (padrão) também foi testado. O conteúdo de índio e de bismuto de ambos os pós de zinco eram de 200 ppm, respectivamente. Como pode ser visto a partir da FIG. 18, na presença de LiOH, o desempenho ANSI das pilhas tendo 1142 ppm de LiOH aumentou em relação às pilhas que não tinham LiOH. A FIG. 18 também mostra que o desempenho está quase no mesmo nível com 32% de KOH e 30,5% de KOH. Além disso, o desempenho ANSI das pilhas tendo HF Zn aumentou em relação às pilhas tendo zinco STD. Os dados na FIG. 18 indicam que a presença de zinco STD ou zinco HF em combinação com hidróxido de lítio tende a proporcionar um desempenho ANSI melhorado. Assim, o desempenho ANSI melhorado é antecipado em níveis otimizados de zinco padrão ou HF e hidróxido de lítio.

[0086] As baterias LR20 foram descarregadas no teste de luz intermitente industrial pesada ASTM (HIFT), que é de 1,5 ohm, 4 minutos a cada 15 minutos, 8 horas/dia. As baterias também foram descarregadas em um ensaio do tipo brinquedo que foi de 2,2 ohm, 4 horas/dia. O desempenho das baterias LR20 em brinquedo e HIFT após 3 meses em temperatura ambiente (21°C) devido à variação na concentração de KOH e LiOH e presença de HF Zn são mostrados na FIG. 19, assemelhando-se as tendências observadas no desempenho ANSI descrito na FIG. 18. A FIG. 20 ilustra o efeito sobre o desempenho das baterias LR20 com concentração variando de KOH e LiOH e presença de HF Zn quando testado em HIFT (1 semana a 71,1°C e 2 semanas a 54,4°C), brinquedo (2 semanas a 54,4°C) e boom box (2 semanas a 54,4°C). FIG. 19 e FIG. 20 sugerem que o desempenho é favorecido com zinco HF, bem como com LiOH, em ambas a temperatura ambiente e temperatura elevada.

[0087] Os resultados de gaseificação de pilha correspondente à pilha cujo desempenho é descrito acima são mostrados na FIG. 21 e FIG. 22. A FIG. 21 mostra dados de gaseificação da pilha a partir da pilha alcalina LR20 descrita acima para uma pilha não descarregada depois de armazenamento a 160°F durante 1 semana em uma estufa seca. Os correspondentes resultados parciais de gaseificação da pilha são apresentados na FIG. 22. A descarga parcial para este tamanho das pilhas foi realizada a uma corrente constante de 600 mA durante 11 horas. Ambas as pilhas parcialmente descarregada e não descarregada mostram gaseificação da pilha estatisticamente diminuída com o uso de LiOH, bem como com o uso de zinco HF, como indicado pelo valor de p baixo, ambos os fatores com valores de p inferiores a 0,050.

[0088] A FIG. 23 mostra os dados amp pós-queda das pilhas LR20 contendo 32% de KOH produzido com zinco STD e HF. Observou-se que a adição de 1,140 ppm de LiOH para o gel de anodo induz uma melhoria na distribuição da amperagem da pilha pós-queda, particularmente na presença de zinco HF, como visto pelo aumento do valor Ppk. [Ppk é a capacidade do processo estatístico de um conjunto de dados com base no desvio padrão global (δ). Quanto maior for o valor, melhor será a distribuição: Ppk = PPL = [(μ -LSL/3δ total)]. FIG. 24 mostra que a adição de LiOH para pilhas LR20 feitas com 30,5% de KOH melhora a distribuição de amperagem para os valores mais altos e, assim, melhora a resistência à falha do teste de queda, de acordo com os resultados apresentados em 32% de KOH. As FIGs. 23 e 24 apresentam como uma referência a um baixo limite de especificação (LSL) de 3 A para passar no teste de queda.

[0089] A presente tecnologia reconhece que o uso de um, dois ou mais aditivos selecionados do grupo que consiste em um hidróxido de metal alcalino, um surfactante de éster de fosfato orgânico, um óxido de metal e estanho aumenta a amperagem da pilha, a tensão de circuito fechado, como bem como reduz a impedância da pilha. Além disso, a redução de gaseificação de pilha, como após a descarga parcial é vista com aditivos, como hidróxido de lítio por si só ou em conjunto com inibidores Rhodafac® RM-510 ou SG-LQ. Sem estar limitado pela teoria, acredita-se que o hidróxido de lítio modifique a composição da camada de passivação na superfície da partícula de zinco, resultando em uma melhor proteção e menor corrosão do zinco no ambiente da bateria alcalina. No entanto, na utilização de hidróxido de lítio por si só, o desempenho de alta taxa (DSC) resulta em pilhas pequenas (LR6) é suprimido. Estes desempenhos de elevada taxa (DSC) podem ser melhorados pela adição de outros aditivos, como óxido de cério, estanho metálico, ou surfactante de éster fosfato orgânico no anodo gel. Esses aditivos podem melhorar o contato da partícula de zinco para partícula no anodo gel durante a descarga, sem afetar adversamente a gaseificação de pilha. Por adição de combinações destes aditivos, por exemplo, óxido de cério e hidróxido de lítio ou estanho e hidróxido de lítio no gel de anodo, a gaseificação da pilha é ainda suprimido em comparação com pilhas de controle livres destes aditivos, conduzindo à confiabilidade celular melhorada durante o armazenamento de temperatura elevada e a elevada taxa de desempenho DSC é mantida.

[0090] A invenção é ainda definida pelas seguintes modalidades:

[0091] Modalidade A. Um anodo gelificado para uma pilha eletroquímica alcalina, o anodo compreendendo: partículas à base de zinco, um eletrólito alcalino, um agente de gelificação e dois ou mais aditivos selecionados do grupo que consiste em um hidróxido de metal alcalino, um surfactante de éster de fosfato orgânico, um óxido de metal e estanho.

[0092] Modalidade B. O anodo gelificado, de acordo com a modalidade A, que compreende o hidróxido de metal alcalino, em que o hidróxido de metal alcalino é hidróxido de lítio.

[0093] Modalidade C. O anodo gelificado, de acordo com qualquer uma das modalidades A-B, compreendendo o óxido de metal alcalino, em que o óxido de metal é o óxido de cério.

[0094] Modalidade D. O anodo gelificado, de acordo com qualquer uma das modalidades A-C, em que o aditivo compreende hidróxido de lítio e um surfactante de éster fosfato.

[0095] Modalidade E. O anodo gelificado, de acordo com qualquer uma das modalidades A-D, em que o aditivo compreende hidróxido de lítio e óxido de cério.

[0096] Modalidade F. O anodo gelificado, de acordo com qualquer uma das modalidades A-E, em que o aditivo compreende hidróxido de lítio e estanho.

[0097] Modalidade G. O anodo gelificado, de acordo com qualquer uma das modalidades A-F, em que o aditivo compreende hidróxido de óxido de cério, e estanho.

[0098] Modalidade H. O anodo gelificado, de acordo com qualquer uma das modalidades F-G, em que o surfactante éster fosfato orgânico é selecionado do grupo que consiste em poli(oxi-1,2-etanodi-il), -a-(dinonilfenil)-w-hidroxi-, fosfato, éter fosfato de polioxietileno tridecil, poli(oxi- 1,2-etanodi-il), -a-hidro-w-hidroxi, éter fosfato C8-10- alquil, fosfato de polioxietileno isotridecil, éter cetil polioxipropileno polioxietileno, éster fosfato de C10-C14 álcool etoxilado, éster fosfato de álcool tridecil etoxilato e éster fosfato de nonilfenol etoxilato.

[0099] Modalidade I. O anodo gelificado, de acordo com qualquer uma das modalidades F-H, em que o hidróxido de lítio está presente em uma concentração de cerca de 0,02% em peso a cerca de 0,2% em peso em relação ao peso total da mistura de anodo gelificado.

[00100] Modalidade J. O anodo gelificado, de acordo com qualquer uma das modalidades A-I, em que o óxido de cério está presente em uma concentração de cerca de 0,05% em peso a cerca de 0,2% em peso em relação ao peso total da mistura de anodo gelificado.

[00101] Modalidade K. O anodo gelificado, de acordo com qualquer uma das modalidades A-J, em que o surfactante éster de fosfato orgânico está presente em uma concentração de cerca de 0,001% em peso a cerca de 0,015% em peso em relação ao peso total da mistura de anodo gelificado.

[00102] Modalidade L. O anodo gelificado, de acordo com qualquer uma das modalidades A-K, em que o estanho está presente em uma concentração de desde cerca de 0,05% em peso a cerca de 0,2% em peso em relação ao peso total da mistura de anodo gelificado.

[00103] Modalidade M. O anodo gelificado, de acordo com qualquer uma das modalidades A-L, em que as partículas à base de zinco são partículas de liga de zinco.

[00104] Modalidade N. O anodo gelificado, de acordo com a modalidade H, em que a liga de zinco compreende cerca de 100 ppm a cerca de 280 ppm de bismuto e cerca de 100 ppm a cerca de 280 ppm de índio.

[00105] Modalidade O. O anodo gelificado das Modalidades M ou N, em que de cerca de 20% a cerca de 50%, em peso em relação a um peso total da liga de zinco tem um tamanho de partícula de menos do que cerca de 75 micrômetros.

[00106] Modalidade P. O anodo gelificado da Modalidade O, em que cerca de 20% a cerca de 40% em peso em relação ao peso total da liga de zinco tem um tamanho de partícula de menos do que cerca de 75 mícrons, e cerca de 8% a cerca de 20% em peso em relação ao peso total d aliga de zinco tem um tamanho de partícula de mais do que cerca de 150 micrômetros.

[00107] Modalidade Q. Uma pilha eletroquímica alcalina que compreende um coletor de corrente positiva; um catodo em contato com o coletor de corrente positiva; um anodo gelificado compreendendo partículas à base de zinco, o eletrólito alcalino, um agente de gelificação e dois ou mais aditivos selecionados do grupo que consiste em um hidróxido de metal alcalino, um surfactante éster de fosfato orgânico, um óxido de metal e estanho; um separador entre o catodo e o anodo; e um coletor de corrente negativa em contato elétrico com o anodo.

[00108] Modalidade R. A pilha eletroquímica alcalina da modalidade Q, em que o eletrólito alcalino compreende hidróxido de potássio.

[00109] Modalidade S. A pilha eletroquímica alcalina das modalidades Q ou R, em que o hidróxido de metal alcalino é hidróxido de lítio.

[00110] Modalidade T. A pilha eletroquímica alcalina, de acordo com qualquer uma das modalidades Q-S, em que o óxido de metal é o óxido de cério.

[00111] Modalidade T’. A pilha eletroquímica alcalina, de acordo com qualquer uma das modalidades Q-T’, em que o aditivo compreende hidróxido de lítio e um surfactante de éster de fosfato.

[00112] Modalidade U. A pilha eletroquímica alcalina, de acordo com qualquer uma das modalidades Q-T, em que o aditivo inclui hidróxido de lítio e um óxido de cério.

[00113] Modalidade V. A pilha eletroquímica alcalina, de acordo com qualquer uma das modalidades Q-V, em que o aditivo inclui hidróxido de lítio e estanho.

[00114] Modalidade W. A pilha eletroquímica alcalina, de acordo com qualquer uma das modalidades Q-V, em que o aditivo inclui hidróxido de lítio, óxido de cério e estanho.

[00115] Modalidade X. A pilha eletroquímica alcalina, de acordo com qualquer uma das modalidades Q-W, em que o surfactante de éster de fosfato é poli(oxi-1,2-etanodi-il), -a-(dinonilfenil)-w-hidroxi-, fosfato.

[00116] Modalidade Y. A pilha eletroquímica alcalina, de acordo com qualquer uma das modalidades Q-X, que apresenta uma redução da gaseificação de cerca de 10% a cerca de 60% em comparação com as pilhas eletroquímicas alcalinas que não têm no anodo gelificado dois ou mais aditivos selecionados do grupo que consiste em um hidróxido de metal alcalino, um surfactante de éster de fosfato orgânico, um óxido de metal e estanho.

[00117] Modalidade Z. A pilha eletroquímica alcalina, de acordo com qualquer uma das modalidades Q-Y, em que as partículas à base de zinco são partículas de liga de zinco.

[00118] Modalidade AA. A pilha eletroquímica alcalina de acordo com a modalidade Z, em que a liga de zinco compreende cerca de 100 ppm a cerca de 280 ppm de bismuto e cerca de 100 ppm a cerca de 280 ppm de índio.

[00119] Modalidade BB. A pilha eletroquímica alcalina, de acordo com a Modalidade AA, em que de cerca de 20% a cerca de 50%, em peso em relação a um peso total da liga de zinco tem um tamanho de partícula de menos do que cerca de 75 micrômetros.

[00120] Modalidade CC. A pilha eletroquímica alcalina, de acordo com a Modalidade BB, em que cerca de 20% a cerca de 40% em peso, em relação ao peso total of liga de zinco tem um tamanho de partícula de menos do que cerca de 75 mícrons, e cerca de 8% a cerca de 20% em peso em relação ao peso total da liga de zinco tem um tamanho de partícula de mais do que cerca de 150 micrômetros.

[00121] Enquanto certas modalidades foram ilustradas e descritas, deve ser entendido que mudanças e modificações podem aqui ser feitas de acordo com o especialista na técnica sem se afastar da tecnologia nos seus aspectos mais amplos como definido nas seguintes reivindicações.

[00122] As modalidades, ilustrativamente aqui descritas podem ser adequadamente praticadas na ausência de qualquer elemento ou elementos, limitação ou limitações, não especificamente aqui divulgados. Assim, por exemplo, os termos “compreendendo”, “incluindo”, “contendo”, etc. devem ser lidos expansivamente e sem limitação. Além disso, os termos e as expressões aqui utilizados foram usados como termos de descrição e não de limitação e não há nenhuma intenção no uso de tais termos e expressões de excluir quaisquer equivalentes das características mostradas e descritas ou suas partes, mas é reconhecido que várias modificações são possíveis no escopo da tecnologia reivindicada. Além disso, a frase “consistindo essencialmente em” será compreendida como incluindo os elementos especificamente mencionados e os elementos adicionais que não afetam materialmente as características básicas e novas da tecnologia reivindicada. A frase “que consiste em” exclui qualquer elemento não especificado.

[00123] A presente invenção não deve ser limitada em termos de modalidades particulares descritas neste pedido. Muitas modificações e variações podem ser feitas sem se afastar do seu espírito e escopo, como será aparente para aqueles especialistas na técnica. Métodos funcionalmente equivalentes e as composições dentro do escopo da divulgação, além daqueles aqui enumerados, serão evidentes para aqueles especialistas na técnica a partir das descrições anteriores. Tais modificações e variações destinam-se a estar dentro do escopo das reivindicações anexas. A presente divulgação deve ser limitada apenas pelos termos das reivindicações anexas, juntamente com o escopo completo dos equivalentes aos quais tais reivindicações têm direito. Deve ser entendido que esta divulgação não se limita a determinados métodos, reagentes, compostos ou composições ou sistemas biológicos, os quais podem, naturalmente, variar. Deve ainda ser compreendido que a terminologia aqui utilizada é para o propósito de descrever apenas modalidades particulares e não se destina a ser limitativa.

[00124] Além disso, onde as características ou aspectos da invenção são descritos em termos de grupos Markush, aqueles especialistas na técnica irão reconhecer que a descrição é também deste modo descrita em termos de qualquer membro individual ou subgrupo de membros do grupo Markush.

[00125] Como será compreendido por um especialista na técnica, para qualquer e todos os fins, especialmente em termos de proporcionar uma descrição escrita, todas as faixas aqui divulgadas também englobam todas e quaisquer subfaixas possíveis e combinações de subfaixas das mesmas. Qualquer faixa listada pode ser facilmente reconhecida como descrevendo suficientemente e permitindo que a mesma faixa seja dividida em, pelo menos, metais iguais, terços, quartos, quintos, décimos, etc. Como um exemplo não limitante, cada faixa aqui discutida pode ser prontamente dividida num terço inferior, terço médio e terço superior, etc. Como também será entendido por um especialista na técnica toda a linguagem tal como “até”, “pelo menos”, “superior”, “inferior” e semelhantes incluem o número mencionado e referem-se às faixas que podem ser, subsequentemente, divididas em subfaixas como discutido acima. Finalmente, tal como será entendido por um especialista na técnica, uma faixa inclui cada elemento individual.

[00126] Todas as publicações, pedidos de patente, patentes emitidas e outros documentos referidos neste relatório descritivo são aqui incorporados por referência como se cada publicação individual, pedido de patente, a emitida, ou outro documento fossem especificamente e individualmente indicados como estando incorporados por referência na sua totalidade. Definições que estão contidas no texto incorporado por referência são excluídas na medida em que eles contradizem definições dadas na presente divulgação.

[00127] Outras modalidades estão definidas nas reivindicações seguintes.

Claims (14)

1. Pilha eletroquímica alcalina, caracterizada pelo fato de que compreende: um coletor de corrente positiva (20); um catodo (24) em contato com o coletor de corrente positiva (20); um anodo gelificado compreendendo partículas à base de zinco, eletrólito alcalino que inclui uma solução aquosa de hidróxido de potássio ou hidróxido de sódio, um agente de gelificação, e dois ou mais aditivos, em que dois ou mais aditivos são: hidróxido de lítio e um surfactante de éster fosfato; ou hidróxido de lítio e óxido de cério; ou hidróxido de lítio e metal de estanho; ou hidróxido de lítio, óxido de cério, e metal de estanho; e em que o hidróxido de lítio está presente em uma concentração de 0,005% a 5% em peso em relação ao peso total da mistura de anodo gelificado; um separador entre o catodo (24) e o anodo; e um coletor de corrente negativa (36) em contato elétrico com o anodo.

2. Pilha eletroquímica alcalina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o eletrólito alcalino compreende hidróxido de potássio.

3. Pilha eletroquímica alcalina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o eletrólito alcalino compreende hidróxido de potássio em uma concentração de 40%.

4. Pilha eletroquímica alcalina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que em relação ao peso total da mistura de anodo gelificado: o hidróxido de lítio está presente em uma concentração de 0,02% em peso a 0,2% em peso, o óxido de cério está presente em uma concentração de 0,05% a 0,2% em peso, o surfactante de éster fosfato orgânico está presente em uma concentração de 0,001% em peso a 0,015% em peso e/ou metal de estanho está presente em uma concentração de 0,05% a 0,2% em peso.

5. Pilha eletroquímica alcalina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o surfactante de éster fosfato é poli(oxi-1,2-etanodi-il), a- (dinonilfenil)-o-hidróxi-fosfato.

6. Pilha eletroquímica alcalina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as partículas à base de zinco são partículas de liga de zinco compreendendo 100 ppm a 280 ppm de bismuto e 100 ppm a 280 ppm de índio.

7. Pilha eletroquímica alcalina, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que 20% a 50% em peso em relação ao peso total de liga de zinco têm um tamanho de partícula menor que 75 micrômetros.

8. Anodo gelificado para uma pilha eletroquímica alcalina, conforme definida na reivindicação 1, o anodo caracterizado pelo fato de que compreende: partículas à base de zinco, um eletrólito alcalino que inclui uma solução aquosa de hidróxido de potássio ou hidróxido de sódio, um agente de gelificação e dois ou mais aditivos, em que os dois ou mais aditivos são: hidróxido de lítio e um surfactante de éster fosfato; ou hidróxido de lítio e óxido de cério; ou hidróxido de lítio e metal de estanho; ou hidróxido de lítio, óxido de cério, e metal de estanho; e em que o hidróxido de lítio está presente em uma concentração de 0,005% a 5% em peso em relação ao peso total da mistura de anodo gelificado.

9. Anodo gelificado, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o surfactante de éster fosfato orgânico é selecionado do grupo que consiste de poli(oxi- 1,2-etanodi-il), -a-(dinonilfenil)-ffl-hidroxi-, fosfato, éter fosfato de polioxietileno tridecil, poli(oxi-1,2- etanodi-il), -a-hidro-o-hidroxi, éter fosfato C8-10-alquil, fosfato de polioxietileno isotridecil, éter cetil polioxipropileno polioxietileno, éster fosfato de C10-C14 álcool etoxilado, éster fosfato de álcool tridecil etoxilato e éster fosfato de nonilfenol etoxilato.

10. Anodo gelificado, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que em relação ao peso total da mistura de anodo gelificado, o hidróxido de lítio está presente em uma concentração de 0,02% em peso a 0,2% em peso, o óxido de cério está presente em uma concentração de 0,05% a 0,2% em peso, o surfactante de éster fosfato orgânico está presente em uma concentração de 0,001% em peso a 0,015% em peso e estanho está presente em uma concentração de 0,05% a 0,2% em peso.

11. Anodo gelificado, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as partículas à base de zinco são partículas de liga de zinco compreendendo 100 ppm a 280 ppm de bismuto e 100 ppm a 280 ppm de índio.

12. Anodo gelificado, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que 20% a 50% em peso em relação ao peso total de liga de zinco têm um tamanho de partícula menor que 75 micrômetros.

13. Anodo gelificado, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o eletrólito alcalino compreende hidróxido de potássio.

14. Anodo gelificado, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o eletrólito alcalino compreende hidróxido de potássio em uma concentração de 40%.

Images